RIP路由協議介紹

RIP是一種基于距離矢量算法計算最佳路由的動態路由協議，以到達目的網絡的跳數作為路由選擇的度量值，實現原理簡單且易維護管理，適用于小型簡單的網絡。

發布時間：2022-12-20
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1 RIP概述

1.1 RIP定義

RIP協議（Routing Information Protocol，路由信息協議）是一種基于距離矢量的內部網關協議，即根據跳數來度量路由開銷，進行路由選擇。相比于其它路由協議，如OSPF、ISIS等，RIP協議實現更簡單，對帶寬、配置和管理等要求也更低，但受到路由跳數和收斂速度的限制，跳數大于15就認為網絡不可達，所以無法用在大型復雜網絡中。

1.2 RIPv1和RIPv2

RIP有兩個版本，分別為RIPv1和RIPv2。

● RIPv1：是一種有類別路由協議，協議報文中不攜帶掩碼信息，只能識別自然網段的路由。RIPv1采用廣播的方式發送協議報文，報文格式如下：

圖1-1 RIPv1報文格式

● RIPv2：是RIPv1的擴充版本。它是一種無類別路由協議，協議報文中攜帶掩碼信息，能夠識別無類路由和超網路由。RIPv2采用組播的方式發送協議報文，報文格式如下：

圖1-2 RIPv2報文格式

相比RIPv1，RIPv2有如下增強特性：

● 報文中攜帶掩碼信息，能夠識別無類路由，且支持路由聚合；

● 報文中攜帶下一跳信息，支持在廣播網上指定去往目的網絡的下一跳；

● 報文中攜帶路由Tag，支持通過Tag標記路由，對特定路由進行靈活控制。

● 支持協議報文認證，包括明文和MD5認證兩種認證類型。

2 RIP工作原理

RIP路由協議的工作流程主要包括路由表生成和路由表更新維護兩部分，并基于距離矢量算法計算路由，且遵循度量值越小則越優的路由選取原則。

2.1 路由表生成

設備開啟RIP協議后，會自動開始學習并生成路由表。路由表生成過程如下：

(1) 設備啟動RIP后，會向相鄰設備發送Request請求報文，請求對方的路由表中的全部路由信息。

(2) 相鄰設備收到該請求報文后，會返回一個Response響應報文。報文中攜帶自己的所有路由信息。

(3) 設備收到響應報文后，根據報文中的路由信息更新自己的路由表，同時向鄰居發送更新報文。

2.2 路由表更新與維護

2.2.1 RIP定時器

RIP協議的路由表更新維護過程主要通過四個定時器進行控制，進行路由表周期性更新維護。

● 更新定時器（Update timer）：決定發送更新報文的時間間隔。根據定時時間周期性向鄰居發送更新報文，請求對方所有路由信息。一般默認設置定時時間為30s。

● 無效計時器（Invalid timer）：決定一條路由信息的有效時長。如果在此定時器到期前沒有收到路由更新報文，就認為這條路由已經失效，將其度量值設置為16，并標記這條路由為無效路由。一般來說，無效計時時間應至少為更新計時的3倍，即至少發送3次更新報文確認路由不可達。一般默認設置無效計時器時間為180s。

● 清除計時器（Flush timer）：決定徹底清除無效路由的時間。清除計時器在路由失效時開始計時，如果在定時器到期前沒有收到相應鄰居的對此路由的更新報文，就從路由表里刪除這條路由信息。一般默認設置定時時間為120s。

? 抑制計時器（Hold-Down timer）：當收到報文中路由更新為無效狀態（度量值為16）時，將這條路由標記為抑制狀態，同時抑制定時器開始計時。為了防止路由震蕩，在定時時間內，設備不接收鄰居發來的對應路由更新，直到計時超時才接收并允許更新這條路由信息。正常情況下，抑制計時時間設置要小于清除計算時間，一般默認設置定時時間為0，即無抑制階段。

2.2.2 RIP路由表更新與維護實例

圖2-1 路由表更新維護過程示意圖

在如圖2-1所示網絡中，192.168.3.0的網絡突然出現故障，若Router 2上配置更新定時器、無效定時器和清除計時器的定時時間分別為30s、180s、120s，Router 1上配置抑制定時器定時時間為10s，則對于去往192.168.3.0的路由信息的維護更新過程如下：

(1) Router 2每隔30s向Router 3發送一次更新請求。

(2) 若Router 2在180s內都沒有收到Router 3關于192.168.3.0的路由更新，則將這條路由的度量值置為16，標記為無效路由，同時，清除計時器開始計時；若Router 3在180s內回復了路由更新，則Router 2更新本地路由，同時無效計時器復位。

(3) 假設Router 2中去往192.168.3.0的路由已置為無效，Router 1在收到Router 2的路由更新報文后，將對應路由信息標記為抑制狀態，在抑制計時器超時（10s）前，Router 1不會再更新這條路由。

(4) 在路由失效后120s內，如果Router 2都沒有收到Router 3的路由更新，就清除去往192.168.3.0的路由，如果在120s內收到了更新回復，Router 2就更新對應路由。

2.3 路由計算

在RIP路由表生成和更新維護過程中，都是基于距離矢量算法進行路由計算。

在距離矢量算法中，一條路由信息可以用本端指向目的網絡的矢量表示，路由的度量值由本端到目的網絡的轉發跳數決定。對于直連網絡，轉發跳數為0，所以度量值也為0；對于非直連網絡，通過疊加的方式獲得對應的度量值。為了加快路由收斂，RIP中對轉發跳數進行了限制，當跳數大于15時，則默認網絡不可達。基于距離矢量的路由計算示例如下圖所示：

圖2-2 距離矢量算法示例圖

在上圖所示網絡中，假設Router 2和Router 3中均沒有去往192.168.0.0的路由，則路由學習過程為：當Router 2收到來自Route 1的更新報文時，學習報文中自己未知的網絡192.168.0.0的路由，并在原路由距離的基礎上加1；當Router 3收到來自Router 2的更新報文時，同樣也會學習未知網絡192.168.0.0的路由，并在原路由距離基礎上加1，即距離為2。

3 RIP防環機制

3.1 什么是路由環路

路由環路是指網絡中產生矛盾的路由條目，導致數據包在網絡中不斷地循環傳輸，始終到達不了目的地的現象。在RIP協議中，路由環路產生過程如下例所示。

假設存在如圖3-1所示網絡，當192.168.3.0網絡突然出現故障時，Router 3中對應的路由信息被刪除，Router 2需要等待定時器超時才會刪除該路由，在定時超時前，Router 2仍認為192.168.3.0可達。此時，若Router 2先向Router 3發送更新信息，則情況如下：

圖3-1 RIP路由環路產生示意圖

(1) Router 2向Router 3發送更新報文，報文中包含目的網絡為192.168.3.0的路由信息；

(2) Router 3收到更新報文，學習其中192.168.3.0網絡的路由，認為通過Router 2可以到達192.168.3.0；

(3) 此時，Router 2中去往192.168.3.0的下一跳為Router 3，Router 3中去往192.168.3.0的下一跳為Router 2，形成路由環路。

3.2 RIP防環機制

對于路由環路問題，RIP中存在3種解決方案，分別為水平分割、毒性逆轉和觸發更新。

3.2.1 水平分割

水平分割在不同網絡中的實現不同，包括按接口和按鄰居水平分割兩種：

● 在廣播型網絡、點到點網絡（P2P）和點到多點網絡（P2MP）中，從哪個接口學習到的RIP路由信息，就禁止從該接口發送出去。

● 在非廣播多路訪問網絡（NBMA）中，不允許將從某一鄰居學習到的路由信息再發送回該鄰居。

例如，在如圖3-2所示網絡中，Router 1通過G1/1接口學習了到去往192.168.2.0的路由信息。當192.1682.0網絡出現故障時，Router 2刪除對應路由信息，此時，若開啟了水平分割功能，Router 1通過G1/1接口向Router 2發送更新報文時，報文中不會攜帶此接口學習到的路由，即可避免Router2學習到錯誤的路由，避免產生路由環路。

圖3-2 水平分割原理示意圖

3.2.2 毒性逆轉

毒性逆轉方法防止環路的原理為：對于從某一接口學習到的路由信息，當從該接口發出去時將該路由的度量值置為16（即路由不可達）。

例如，在如圖3-3所示網絡中，Router 1通過G1/1接口學習了到去往192.168.2.0的路由信息。當192.168.2.0網絡突然發生故障，此時，如果開啟了毒性逆轉功能，Router 1在向Router 2發送更新報文時，會將去往192.168.2.0網絡的路由度量值置為16，避免Router 2從Router 1學習到錯誤的可達路由，從而避免產生路由環路。

圖3-3 毒性逆轉原理示意圖

3.2.3 觸發更新

觸發更新機制防止環路的原理為：當路由信息發生變化時，路由器會立即向鄰居發送更新報文（不再等待定時器超時），向鄰居同步路由變化信息，避免從鄰居學習到錯誤的路由從而引發路由環路問題。開啟觸發更新功能后，定時更新會自動關閉。

4 總結

RIP是一種出現比較早的路由協議，通過簡單的距離矢量算法來計算到達目的網絡的最佳路徑，實現和維護起來都比較容易，能夠滿足早期小型簡單網絡的需求，但RIP的擴展性受到轉發跳數的限制，且RIP每次進行路由更新都會占用大量帶寬，鏈路故障后需要花費較長時間才能實現收斂，所以相比于后面出現的OSPF等路由協議，在路由收斂速度上存在明顯不足，無法用在一些現代的大型復雜網絡中。

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